專利名稱：提高合成氨甲烷化爐入口脫碳氣溫度的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明屬于化工設備領域，涉及一種提高合成氨甲烷化爐入口脫碳氣溫度的裝置和方法。
背景技術：
由于低變氣經(jīng)脫碳裝置后CO含量O. 1%，CO2含量O. 1%，進甲烷化爐可反應物太少， 爐出口溫度太低，無法將進甲烷化爐的脫碳氣經(jīng)氣氣換熱器換熱到300°c以上，無法激活甲烷化爐內(nèi)催化劑，就不能將甲烷化氣中CO、CO2含量控制在IOppm以內(nèi)，氨合成催化劑就可能中毒失活。通常的做法有以下兩種
將脫碳前含CO2較高的部分低變氣竄入脫碳氣中，使甲烷化反應有足夠的原料，提高甲烷化爐出口甲烷化氣溫度，使進甲烷化爐的脫碳氣經(jīng)氣氣換熱器換熱到300°C以上，滿足甲烷化反應溫度條件。這就是所謂的“配碳法”。此法要消耗大量的H2，并生成無用的脫不凈還可能使合成催化劑水中毒的水及影響合成催化劑活性的惰性氣體一甲烷。用電爐或用蒸汽作熱源的換熱器，給脫碳氣加熱，使進甲烷化爐的脫碳氣換熱到 300°C以上，此法要外加熱能或電能，成本明顯提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了彌補現(xiàn)有技術的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、有效提高脫碳氣溫度、節(jié)約氫氣和費用的提高合成氨甲烷化爐入口脫碳氣溫度的裝置和方法。本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的
本發(fā)明的提高合成氨甲烷化爐入口脫碳氣溫度的裝置，其特殊之處在于包括通過脫碳氣管道由前往后依次連通的脫碳氣預熱器、氣氣換熱器、脫碳氣換熱器和甲烷化爐；脫碳氣預熱器的熱源入口連接低變氣輸入管，其熱源出口連接低變氣輸出管；氣氣換熱器的熱源入口通過甲烷化氣輸入管連接甲烷化爐出口，其熱源出口連接甲烷化氣輸出管；脫碳氣換熱器的熱源入口通過閥門連接中變氣輸入管，其熱源出口連接中變氣輸出管，中變氣輸入管與中變氣輸出管之間還連接有脫碳氣換熱器副線，脫碳氣換熱器副線上也設有閥門。本發(fā)明的提高合成氨甲烷化爐入口脫碳氣溫度的方法，其特殊之處在于低溫脫碳氣先通過脫碳氣預熱器與190°C的低變氣換熱升溫，再通過氣氣換熱器與305°C的甲烷化氣換熱升溫，然后通過脫碳氣換熱器與365°C的部分中變氣換熱升溫到300°C以上。本發(fā)明的有益效果是，結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、有效提高脫碳氣溫度、節(jié)約能源和費用，不需要消耗氫氣，不會產(chǎn)生影響催化劑的水和甲烷，避免了配碳法的缺點，也不需要額外的熱能和電能做熱源，大大節(jié)約了費用，降低了成本。


圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，I脫碳氣預熱器、2氣氣換熱器、3脫碳氣換熱器、4甲烷化爐、5脫碳氣管道、6低變氣輸入管、7低變氣輸出管、8甲烷化氣輸入管、9甲烷化氣輸出管、10中變氣輸入管、 11中變氣輸出管、12脫碳氣換熱器副線。
具體實施例方式附圖為本發(fā)明的一種具體實施例。本發(fā)明的提高合成氨甲烷化爐入口脫碳氣溫度的裝置，包括通過脫碳氣管道5由前往后依次連通的脫碳氣預熱器I、氣氣換熱器2、脫碳氣換熱器3和甲烷化爐4 ;脫碳氣預熱器I的熱源入口連接低變氣輸入管6，其熱源出口連接低變氣輸出管7 ;氣氣換熱器2的熱源入口通過甲烷化氣輸入管8連接甲烷化爐4出口，其熱源出口連接甲烷化氣輸出管9 ； 脫碳氣換熱器的熱源入口通過閥門連接中變氣輸入管10，其熱源出口連接中變氣輸出管 11，中變氣輸入管與中變氣輸出管之間還連接有脫碳氣換熱器副線12，脫碳氣換熱器副線上也設有閥門。本發(fā)明的提高合成氨甲烷化爐入口脫碳氣溫度的方法，低溫脫碳氣先通過脫碳氣預熱器與190°C的低變氣換熱升溫，再通過氣氣換熱器與305°C的甲烷化氣換熱升溫，然后通過脫碳氣換熱器與365°C的部分中變氣換熱升溫到300°C以上。脫碳氣來自脫碳裝置。冬天夜間2. 5°C的脫碳氣通過脫碳氣預熱器與190°C的低變爐出口低變氣換熱，可達到160°C，再通過氣氣換熱器與305°C的甲烷化爐出口甲烷化氣換熱到270°C，還差25°C達不到300°C。于是在氣氣換熱器后再增加一個脫碳氣換熱器，讓 270°C的脫碳氣與365°C的部分中變出口中變氣換熱到300°C以上高溫，然后高溫脫碳氣進入甲烷化爐。本發(fā)明的提高合成氨甲烷化爐入口脫碳氣溫度的裝置，脫碳氣預熱器的熱源取自低變爐出來的低變氣，換熱后低變氣去往循環(huán)水預冷器。氣氣換熱器的熱源取自甲烷化爐出來的甲烷化氣，換熱后甲烷化氣去往脫鹽水預熱器。脫碳氣換熱器的熱源取自中變爐出口中變氣，換熱后中變氣去往中壓余熱回收裝置。脫碳氣換熱器的熱源取自中變爐出口部分中變氣，通過閥門控制，即脫碳氣換熱器加副線。經(jīng)濟效益
甲烷化爐設計條件是進甲烷化爐的脫碳氣CO含量O. 3%，CO2含量O. 2%。用配碳法多配了 CO 0.2%，CO2 O. 1%，多耗氫氣計算如下
CO+ 3H2 = CH4 + H2O
28 6 58000Nm3X0. 2%+22· 4 Nm3 X 28kg= 145kg x
X=145X6 + 28=31. 07kg
CO2+ 4H2 = CH4 +2H20
448
58000Nm3X0. l%+22. 4 Nm3 X 44kg= 113.93kg y y=113. 93X8 + 44=20. 71kg
現(xiàn)有的配碳法合計多耗氫氣5L 78kg，即5L 78 + 2 x22. 4=580 Nm3/h，氫氣L5元/ Nm3，每小時多耗870元，每年多耗696萬元。配碳法還有多產(chǎn)的水處理費用、因多產(chǎn)的甲烷而多放的馳放氣處理費用，因反應氣中甲烷過高影響氨轉(zhuǎn)化率的損失，這些部分比因脫碳氣換熱器換走的熱量而少產(chǎn)的蒸汽大的多。因此本發(fā)明顯著節(jié)約了費用和成本。
權(quán)利要求
1.一種提高合成氨甲烷化爐入口脫碳氣溫度的裝置，其特征在于包括通過脫碳氣管道由前往后依次連通的脫碳氣預熱器、氣氣換熱器、脫碳氣換熱器和甲烷化爐；脫碳氣預熱器的熱源入口連接低變氣輸入管，其熱源出口連接低變氣輸出管；氣氣換熱器的熱源入口通過甲烷化氣輸入管連接甲烷化爐出口，其熱源出口連接甲烷化氣輸出管；脫碳氣換熱器的熱源入口通過閥門連接中變氣輸入管，其熱源出口連接中變氣輸出管，中變氣輸入管與中變氣輸出管之間還連接有脫碳氣換熱器副線，脫碳氣換熱器副線上也設有閥門。
2.一種提高合成氨甲烷化爐入口脫碳氣溫度的方法，其特征在于低溫脫碳氣先通過脫碳氣預熱器與190°C的低變氣換熱升溫，再通過氣氣換熱器與305°C的甲烷化氣換熱升溫，然后通過脫碳氣換熱器與365°C的部分中變氣換熱升溫到300°C以上。
全文摘要
本發(fā)明屬于化工設備領域，涉及提高合成氨甲烷化爐入口脫碳氣溫度的裝置，包括通過脫碳氣管道由前往后依次連通的脫碳氣預熱器、氣氣換熱器、脫碳氣換熱器和甲烷化爐；脫碳氣預熱器的熱源入口連接低變氣輸入管；氣氣換熱器的熱源入口通過甲烷化氣輸入管連接甲烷化爐出口；脫碳氣換熱器的熱源入口通過閥門連接中變氣輸入管，其熱源出口連接中變氣輸出管，中變氣輸入管與中變氣輸出管之間還連接有脫碳氣換熱器副線。本發(fā)明的有益效果是，使用方便、有效提高脫碳氣溫度、節(jié)約能源和費用，不需要消耗氫氣，不會產(chǎn)生影響催化劑的水和甲烷，避免了配碳法的缺點，也不需要額外的熱能和電能做熱源，大大節(jié)約了費用。
文檔編號C07C9/04GK102603453SQ20121003340
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月15日
發(fā)明者余洪勇, 游同想 申請人:山東洪達化工有限公司